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随着城市建设的迅猛发展,高层建筑大量出现,超长桩的使用成为必然。在东南沿海地
区,PHC桩由于强度高,单位承载力造价低,PHC桩常常被设计为超长桩,日益得到广泛
的应用。当前,一般桩的研究已较为成熟,对于超长桩的承载机理、开口管桩的土塞闭塞效
应研究尚显不足。虽然有一些试桩资料,但总体上一般性理论研究相对缺乏。而超长PHC
桩,既具备超长桩一般的承载性状,又受土塞的闭塞效应影响,具有自身特点。本文试图从
超长桩、开口管桩、PHC桩材料特性等方面去探讨超长PHC桩的工程特性,主要的工作可
归纳如下。
结合工程项目,测量打桩过程中锤击数,土塞高度随桩打入深度的变化,并对部分桩进
行静载荷试验,详细分析了PHC桩贯入一定深度,锤击数与土层深度,及土性的关系;探
讨了土塞闭塞效应特性;充分分析了PHC桩的荷载一沉降曲线特性。较为全面的对超长PHC
桩进行打入特性、土塞效应、荷载一沉降特性试验,得出有关软土地基中超长PHC桩打入
特性、土塞效应,承载特性等一系列较为全面的规律。
锤击能量与桩身应力的研究对选择经济合理的桩锤,提高打桩质量和效率具有重要意
义。本文建立一包含桩锤、桩帽、锤垫、桩垫的打桩锤击模型,考虑垫层材料的粘弹性,确
定打桩锤击应力和传递给桩的能量;研究锤犁,垫层材料的粘弹性对桩身锤击应力的影响,
并推荐桩垫、桩锤组合的最佳选择,并利用室内试验,用静力方法研究桩垫材料的动力变形
模量,直接将解析解应用于工程实际。
为了进一步充分、详尽研究超长PHC桩承载性状,合理选取土的本构模型以及桩土摩
擦模型,采用轴对称有限元弹塑性程序,考虑桩土之间的摩擦滑移,分析静载荷作用下,土
塞与桩的相互作用,土塞的破坏及影响因素,土塞与桩端土刚度,桩土刚度等参数对单桩承
载性状的影响。结合有限元分析和试验结果,充分考虑超长PHC桩的土塞闭塞效应,在前
人的研究基础上,采用三个参数的双曲线荷载传递函数,提出PHC桩的荷载—沉降曲线的
荷载传递计算方法,可考虑土塞效应,预估PHC桩的沉降,可为工程应用提供参考。
[关键词]超长 PHC 桩 承载性状 土塞效应 锤击模型 解析解 轴对称有限元分析 荷载传递法 非线性 荷载—沉降曲线